Теория систем и системный анализ

1. Основные понятия, характеризующие строение и функционирование системы

Система ― это элементы (части, компоненты) и связи (отношения) между ними.

Рассмотрим ниже понятия, с помощью которых уточняют представление о системе и характеризуют ее строение и функционирование:

Элемент. Под элементом понимают простейшую неделимую часть системы. Таким образом, элемент – это предел членения системы с точки зрения решения конкретной задачи или поставленной цели. Поскольку элемент выступает как своеобразный предел возможного членения объекта, собственное его строение (или состав) обычно не принимается во внимание в характеристике системы: составляющие элементы уже не рассматриваются как компоненты данной системы.

Подсистема. Система может быть разделена на элементы не сразу, а последовательным расчленением на подсистемы, которые представляют собой компоненты более крупные, чем элементы, и в тоже время более детальные, чем система в целом. Возможность деления системы на подсистемы связана с вычленением совокупностей взаимосвязанных элементов, способных выполнять относительно независимые функции, подцели, направленные на достижение общей цели системы. Названием подсистема подчеркивается, что такая часть должна обладать свойствами системы, в частности свойством целостности. Этим подсистема отличается от простой группы элементов, для которой не сформулирована подцель и не выполняются свойства целостности (для такой группы используется название компоненты).

Структура. Если для решения задачи оказывается достаточным определить элементы и связи, которых относительно немного, то других понятий, характеризующих строение и функционирование систем, не требуется. Однако, как правило, элементов оказывается очень много, они неоднородны и возникает необходимость многоступенчатого расчленения системы. В этом случае вводится понятие структуры. Структура (от латинского слова structure , означающего строение, расположение, порядок) отражает наиболее существенные взаимоотношения между элементами и их группами (компонентами, подсистемами), которые мало меняются при изменениях в системе и обеспечивают существование системы и ее основных свойств.

Структура может быть представлена:

• в виде графического отображения;

• в виде теоретико-множественных описаний;

• в виде матриц;

• в виде графов;

• с помощью языков моделирования структур.

Структуру часто стремятся представить в виде иерархии. Термин иерархия (многоступенчатость, служебная лестница) определяет упорядоченность компонентов по степени важности. Между уровнями иерархической структуры могут существовать взаимоотношения строгого подчинения компонентов (узлов) нижестоящего уровня одному из компонентов вышестоящего уровня, то есть отношения так называемого древовидного порядка. Так иерархии называют сильными или иерархиями типа дерева. Они имеют ряд особенностей, делающих их удобным средством представления систем управления. Однако между уровнями иерархической структуры не обязательно должны существовать взаимоотношения строгого древовидного порядка. Один и тот же узел нижестоящего уровня иерархии может быть одновременно подчинен нескольким узлам вышестоящего уровня. Такие структуры называют иерархическими структурами со слабыми связями. Между уровнями иерархической структуры могут существовать и более сложные взаимоотношения.

Одна и та же система может быть представлена разными структурами в зависимости от этапа отображения объекта или процесса в виде системы, от аспекта представления системы, цели ее создания.

Связь. Понятие связь входит в любое определение системы наряду с понятием элемент и обеспечивает возникновение и сохранение структуры и целостных свойств системы. Данное понятие одновременно характеризует и строение, и функционирование системы.

Связь можно охарактеризовать направлением, силой, характером (видом). По первым двум признакам связи делятся на направленные и ненаправленные, слабые и сильные, а по характеру – на связи подчинения, связи порождения, равноправные, связи управления, связи развития, связи функционирования. Связи можно разделить также по месту приложения (внешние и внутренние), по направленности процессов в системе в целом или в отдельных ее подсистемах (прямые и обратные) и по некоторым более частным признакам. Связи в конкретных системах могут одновременно характеризоваться несколькими из перечисленных признаков.

Очень важную роль в системах (как в технических, так и в организационных) играет понятие обратной связи. Обратная связь является основой саморегулирования и развития систем, приспособления их к меняющимся условиям существования.

Состояние. Понятие состояние характеризует мгновенную фотографию, срез системы, остановку в ее развитии. Его определяют либо через входные воздействия и выходные сигналы (результаты), либо макропараметры, макросвойства системы.

Равновесие. Понятие равновесия определяют как способность системы в отсутствие внешних возмущающих воздействий (или при постоянных воздействиях) сохранить свое состояние сколь угодно долго.

Устойчивость. Способность системы возвращаться в состояние равновесия после того как она была из этого состояния выведена под влиянием внешних возмущающих воздействий, называют устойчивостью.

Равновесие и устойчивость в экономических и организационных системах – гораздо более сложные понятия, чем в технике, и до недавнего времени ими пользовались только для некоторого предварительного представления о системе. В последнее время появились попытки формализованного отображения этих процессов и в сложных организационных системах, помогающие выявить параметры, влияющие на их протекание и взаимосвязь.

Развитие. Исследованию процесса развития, соотношения процессов развития и устойчивости, изучению механизмов, лежащих в их основе, в теории систем уделяют большое внимание. Понятие развитие помогает объяснить сложные процессы в природе и обществе.

Цель. Применение понятия цель и связанных с ним понятий целенаправленности, целеустремленности, целесообразности сдерживается трудностью их однозначного толкования в конкретных условиях. Это связано с тем, что процесс целеобразования и соответствующий ему процесс обоснования целей в организационных системах весьма сложен. В практических случаях в зависимости от сложности исследуемых объектов и проблем цель может представляться по-разному.